ERP与二语学习能像学习母语一样学习二语吗.docx

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ERP与二语学习能像学习母语一样学习二语吗

ERP与二语学习能像学习母语一样学习二语吗

　　摘要　　本文介绍了事件相关电位（Event-relatedpotential，ERP）的基本原理和在语言学习研究中的运用，概括了二语学习关键期、二语学习与母语学习异同的ERP研究证据，力图回答二语学习者能否用学习母语的方式学习二语。

最后，得出结论：

（1）ERP是用来标志语言理解和产生过程中所涉及的知觉和认知过程的先进技术。

（2）使用ERP研究第二语言学习和加工具有独特优势：

不要求作出外显反应，即使在外显行为没有显示学习的时候也能揭示内在学习特点和规律。

（3）二语习得有关键期效应，其间习得年龄与最终成就存在强烈的负线性关系，二语迟学者达不到母语一样的熟练程度。

（4）二语学习者能否用母语的学习方式学习二语取决于以下互相关联的因素：

初始学习二语的年龄、语言结构的相似性、对特定的违规语言现象产生预期能力的高低、二语的熟练程度。

　　关键词　ERP　认知神经科学　二语学习　母语

　　分类号　B844

　　1　导言

　　揭开人脑活动的奥秘是上世纪末留给人类的一项伟大科学探索任务。

近年来，脑科学发展迅速，部分归因于美国政府将1990年代命名为“脑的十年”（Jones&Mendell，1999）。

心理学家、神经科学家、临床医生和有关工程技术人员，都在探讨如何利用无损伤的方法来观察人脑进行思维加工时的特征性变化。

随着计算机技术、电子技术和认知心理学的发展，研究人脑活动的技术取得了长足进展，找到了事件相关电位（Event-relatedpotential，ERP）这一可以观察脑活动过程的窗口。

ERP是指与一定心理活动（即事件）相关联的脑电位变化，科学家们发现了与注意、信号感知、分析判断、决策，以及工作记忆内容更新等认知过程相关联的ERP成分，为科研人员提供了研究人脑行为的前所未有的途径。

其结果是形成了重新认识学习、认知、发展、情绪、动机的潮流。

这在心理学、发展神经科学（Johnson，Munakata，&Gilmore，2001）和社会神经科学（Cacioppo，Vis―ser，8LPickett，2005）得到了最大程度体现，由此标志着认知神经科学的诞生（Gazzaniga，Ivry，&Mangun，2002）。

　　《科学》杂志为125周年纪念（KennedyandNor―man，2005），收集了未来25年的关键问题，其中之一就是有关二语学习的脑活动调节时所显示的生物学基础。

该研究问题源于这样的事实，即“小孩学习语言轻而易举，而成年人学习外语很吃力（KennedyandNorman，2005）。

一代一代对学习第二语言感兴趣的语言学、心理学和教育学研究人员试图找到科学答案。

在过去的十年中，研究人员已经开始从神经认知角度解决这个问题，他们采用了一个特定的神经认知方法，即事件相关脑电位（ERP）技术，来研究第二语言学习，尤其是研究那些已经获得了充分的母语技能以后开始学习二语的人，即儿童中期（8―10岁）或更晚的二语迟学者。

　　目前，我国实行的新课程改革，从小学三年级开设英语课，发达城市和地区从小学一年级就开设了英语课，更有不少幼儿园也以开设英语／双语为特色。

到底何时开始学习英语效果更好?

二语学习与学母语学习有何异同?

国外采用ERP先进技术所取得的有关研究成果值得我们的英语教学改革与创新借鉴。

下面首先讨论ERP技术的基本原理及其在语言学习研究中的运用，然后通过考察二语学习者的ERP研究成果，破解二语学习者能否用学母语的方式学习二语的难题。

　　2ERP的基本原理和语言学习研究

　　大量的人脑细胞产生的各种电活动可以用放在头皮上的电极测量出来。

电压随时间变化的记录被称为脑电图（EEG）。

ERP源自于EEG，在脑电活动中代表着电压变化，该脑电活动锁定在某（个）外在事件（如一个单词的呈现）的时间里。

ERPs提供了随着时间展开的心理加工过程中大脑的电活动记录。

因此，ERP可以用来标志语言理解和产生过程中所涉及的感觉和认知过程。

　　典型的ERP信号包括一系列正负峰值，被称为组成成分，与刺激过程有关。

根据ERP成分的特点可分为：

极性、潜伏期（潜伏时间）、振幅、头皮上的形态分布，还有这些成分所标志的实验效应的功能描述。

一个成分或者具有正极性（／E向波，以P标记）或负极性（负向波，以N标记）。

潜伏期记录反映出信号的时间过程，包括潜伏期的开始（当一个成分的开始）和其峰值（当一个成分达到峰值振幅）。

成分往往以它们的术语“极性”及其“潜伏期”来标记，“极性”出现时它们的振幅达最大值（如P600，下面将解释）。

一个成分的相对振幅反映着相关的认知过程参与程度。

头皮上的形态分布与典型的ERP成分头皮分布相称。

在头皮分布上不同的两个在极性和潜伏期相似的成分被用来反映不同的过程。

最后，从功能上将成分描述为对实验操纵的敏感性和成分将要反映的认知过程。

　　成人母语加工的一些特定指标体现在ERP的主要成分上，包括：

早期左前负波（ELAN，theearlyleftanteriornegativity），左前负波（LAN，theleftan―terlornegativity），N400和P600。

ELAN在150―250毫秒延迟范围内出现，往往在大脑单侧左半球，通常被认为是反映极其迅速发生的句法结构构建过程（HahneandFriederici，1999）。

LAN也是左侧的负极性波，但它发生在稍晚些时候，大约在300―500毫秒范围，反映句法加工过程，很有可能是与形态句法错误相关（Friederici，2002）。

经典的N400是一个大振幅的负向波，始于刺激出现后的约300毫秒，最大值达到刺激出现后约400毫秒的时间范围内。

虽然N400的发生在与LAN相同的时间窗口内，但是N400通常被发现在中央和后顶叶电极点位区，标示着语义和常识知识的整合Lg,loJ（KutasandHillyard，1980；Hagoorteta1.，2004）其波幅随着目标词和之前的语句之间的语义关系的递减而增加。

P600是一个正向波，持续出现在刺激后的约500―600毫秒时间范围内，甚至会再延长几百毫秒（OsterhoutandHoleomb，1992；Hagoorteta1，1993）。

它在头皮后部具有广泛的分布并在中后部头皮区更为明显。

P600对于形态／句法处理颇为敏感，因此通常在处理句法错误（OsterhoutandHolcomb，1992）或复杂的语法结构㈨（Kaaneta1.，2000）时被探测到。

　　这些不同的ERP成分已被归因于语言加工过程中的不同的功能阶段[15,1S]（HahneandFriederici，1999；Friederici，2002）：

ELAN标志着初始的、首次通过的自动化结构构建过程（即文字类识别），LAN／N400标志着形态句法信息和语义的整合，目标是完成主题任务，P600标志着后来整合“重新分析”和“修复句法”的控制过程。

因此，ELAN用以反映高度自动化的、首次通过的分析，而P600用以反映更多的控制性的、第二次通过的分析。

　　请注意这些成分的极性特点、潜伏期、峰值振幅和头皮分布是建立在英语为母语的成人研究基础之上的。

越来越多的针对语言不熟练的人的研究，包括二语学习者和小孩，表明ERP成分的“典型”特征在这些不同的群体可能略有不同。

例如，Hahne（2001）观察到延迟的P600出现在第二语言中（后面详细论述这一点）。

　　大多数关于词形句法加工的研究都使用违规词形变化。

其中许多ERP研究对“关键词”或违规词的呈现规定时间，例如，在句子“Themanwalkonthebeach”中，关键字是“walk”，因为这是被试可以检测到违规的最早的地方。

对这一词（目标词）在这句话的反应将与对同一个词正确地出现在另一句话中的反应加以对比。

尽管这不太容易达到，但通常更习惯于对同一目标词在两种不同环境下进行脑活动的对比。

在这种情况下，重要的是尽可能将目标词与影响词的其他具体文字特征（如词率，词长）进行匹配。

　　使用ERP研究第二语言学习有什么优势?

随着语言加工展开的时间推移，ERP在激活神经的时机和程度上提供了有价值的信息，并能洞察语言行为的生理相关性。

ERP在研究第二语言学习和加工中更有优势，因为ERP不要求作出外显反应，即使在没有作出外显行为的时候也能显示学习效果Da]Dg]（McLaughlineta1.。

2004；TokowiczandMaeWhin―ney，2005）。

　　此外，ERP能从定性和／或定量的角度显示出第二语言学习者与讲母语的人之间的不同或第二语言错误的各种类型之间的不同。

特别是，ERP成分的出现或缺失显示着质的差别（例如发现一个N400而不是一个P600现象）。

与此相反，对一个具体效应绝对大小的测量（例如，是否第二语言学习者表现了与讲母语的人相同程度的P600）或者ERP成分的时机（例如，学习者是否有延迟的P600出现或峰值潜伏期）可以显示出定量的不同。

　　3　二语学习者能用学习母语的方式学习二语吗?

　　下面我们通过回顾ERP针对二语学习者句法加工的研究，力图回答：

二语迟学者能像学习母语一样学习二语吗?

在叙述ERP研究前，简要地描述构成这些研究理论背景的几个观点。

　　3.1理论观点

　　关于什么年龄开始学习二语，已有研究提出二语习得的关键期（Weber-FoxandNeville，1996）。

根据这一假设，正常语言习得的关键期取决于脑力容量大小，这也影响着第二语言的最终成功（Len―neberg，1967；Birdsong，1999）。

关键期假说认为，二语迟学者达不到母语一样的熟练程度。

从开始学习第二语言的年龄来看，语音和句法被认为比词汇更受关键期影响。

按照这种观点，在习得年龄和最终成就之间的关系上有一个拐点，比如在关键期，习得年龄与最终成就存在强烈的负线性关系，也就是说，年龄越大，二语学习效果越差；年龄越小，二语学习效果越好。

过了关键期，习得年龄与最终成就之间的关系就比较弱了（Birdsong，1999）。

　　另一个关键期假说提出，二语学习效果与年龄有关，取决于脑发育的某一特定时期。

这种观点强调随着开始学习二语年龄的升高二语学习的最终效果直线下降，这可以归因于整体认知机制的衰退（Bird―song，1999）。

按照这种观点，可能只有因成熟程度而引起二语学习效果开始下降的年龄起点，而没有二语学习效果下降的年龄终点。

　　第二语言的学习竞争模型（MacWhinney，1997）对母语根深蒂固后开始学习二语时年龄越大效果越差作了具体解释。

该模型强调在语言加工时所使用的提示的力量；这种提示力量部分地建立在输入给学习者的线索的可获得性和有效性上。

对一种语言接触得越多，相关提示就会变得越强。

较强的提示在学习时将先被使用（McDonald，1987）。

因此，当母语根深蒂固后，第二语言的学习将更加困难，当然，两种语言相似的地方例外。

这是因为当两种语言相似时，就没有第二语言与母语之间提示的竞争，从而使二语学习者能将母语知识迁移到第二语言，即正迁移。

然而，当两种语言不同时，它们就会竞争，这就会导致负迁移。

可见，第二语言线索的可获得性和有效性将决定第二语言学习的效果。

　　还有其他研究，用第二语言加工的自动性描述了第二语言熟练程度的发展（Ullman，2001）。

Ullman的陈述／程序模型提出，母语使用者运用陈述性学习系统加工词汇信息，运用程序性学习系统加工基于规则的句法信息。

扩展到第二语言的学习，程序系统被认为具有非常有限的适用性，特别是对低水平或初学者而言。

从这个角度来看，第二语言熟练程度的提高会导致语言加工类型质的转变，以及服务于语言加工的大脑系统质的转变。

　　这些不同的观点分别对哪些因素影响二语的终极学习效果作出预测。

这些因素的影响程度随着二语熟练程度而变，例如，关键期假说预测在关键期内开始学习二语与关键期后开始学习二语之间存在质的差别。

竞争模型预测，开始学习二语的年龄越大，学得越慢，竞争越强，终极效果越差。

陈述／程序模型预测，如果一个人二语变得非常熟练，句法加工就会发生质的转变，变得更加隐形、更加程序化。

　　3.2ERP研究回顾

　　现在回顾ERP的研究，聚焦二语迟学者是否能像学习母语一样学习二语。

　　值得专门讨论的是第一个聚焦二语学习者句法加工的ERP研究，即Weber-Fox和Neville（1996）对汉英双语者不同年龄开始学习英语作为二语的研究。

该研究的理论起点是探讨二语学习者语义和句法加工的关键期效应。

测试时二语学习者为成年人，但是最早开始学习英语则是在不同年龄阶段；1―3岁，7―9岁，11―13岁和16岁以上。

被试阅读带有语义错误和两个关键类型句法错误的句子：

词组结构（如：

ThescientistcriticizedMax's0fproofthetheorem）和特征限定（如：

WhatdidthescientistcriticizeMax'sproofof?

）。

所有二语学习者对语义错误的ERP反应与英语作为母语者的反应都是类似的，尽管11岁以后开始学习英语的二语学习者表现出稍微延迟的N400峰值潜伏期。

相反，不论初学英语年龄的大小，所有二语学习者对句法错误的ERP反应，都与英语作为母语者的ERP反应不同。

对英语作为母语者来说，词组结构错误诱发早期的左单侧负波（标记为N125），接着呈现300―500毫秒之间的左单侧负波和500--700毫秒之间的P600。

相比之下，没有二语学习者表现出早期的左单侧负波。

二语学习者的确呈现出300--500毫秒之间的较迟的负波，尽管该负波对11岁或以上初学英语者来说是双侧化分布的。

P600还作为开始学习英语年龄的函数表现出不同，二语学习越早（1―3岁，4―6岁，7―10岁群体），就像英语作为母语者一样，表现出P600。

11和13岁之间初学英语者表现出延迟的正波增长，大约从700毫秒开始，而最晚的学习组（16岁后）显示无任何效应。

　　对于Weber-Fox和Neville（1996）测试的句法错误的第二类型来说，也就是特征限制性错误，较早二语学习者（11岁前）的ERP反应与英语作为母语者的ERP反映类似：

出现早期（N125）和持续性的介于300―500毫秒和500―700毫秒之间的左单侧化负波（1--3岁的二语初学者例外，奇怪的是没有呈现N125）。

相比之下，11―13岁的二语初学者表现出双侧早期负波（N125），接着是介于300―500毫秒之间的弱性晚期左单侧化负波。

16岁以后的二语初学者并没有表现出早期（N125）或晚期（N125）提高的负波。

11―13岁群体的ERP记录也表现出介于500―700毫秒之间的弱性P600，但是在16岁以后的二语初学者就没有观察到P600。

　　总结可见，Weber-Fox和Neville's（1996）的结果表明，汉语为母语的英语学习者对语义错误的ERP反应大体上与英语为母语的人ERP反应类似。

研究者获得了语义错误的不同模式。

尽管所有二语学习者对语义错误的ERP反应，不论开始学习英语年龄的大小，都与那些英语为母语者的ERP反应不同。

这些不同在二语迟学者表现得最明显，他们的年龄在11岁或更大。

他们完成语法判断任务的成绩也显著低于英语为母语者，表明除了二语学习年龄较晚外，二语熟练程度也较低。

重要的是要注意到，该研究中，由于熟练与初始学习年龄具有相关性，所以研究结果也可能归因于熟练而不单纯是初始学习英语的年龄本身。

　　现有的证据表明。

对于回答“第二语言迟学者能否像加工母语一样加工二语”这一问题是有别于语义加工和词汇句法加工的。

二语学习者对于语义异常句子的ERP反应类似于加工母语。

具体而言，对于不同水平的二语学习者，即使在学习第二语言的最初阶段，对于语义异常的刺激都会显示出N400（We―ber-FoxandNeville，1996；HahneandFriederici，2001；Ojimaetal.2005；Isel，2007）。

　　相比之下，二语学习者在进行句法加工过程中，相关的ERP模式有时是不同于母语加工过程的。

如在上文中所提到的，当违反了词组结构时，母语加工过程中会引起双相ERP的格局：

即首先是早期左前负波（ELANs，反映一次通过，早期的自动句法结构建构过程），其次紧接着是P600（反映对句子层面进行重新分析和再修复时迟到的控制过程）。

对于第二语言学习者，ELANs并不一定能被发现。

在后来的一些研究中，只有当词组结构被违反时，如简单的强制性成分或主动语态，ELANs是会被探测出来的。

然而，我们很难把这些因素与语言能力的高低区分开来，因为不同的研究之间考虑的多重因素不同。

尽管如此，总体研究结论表明，早期自动结构构建的过程取决于被测试的特定句法结构，更可能在当学习者能够对即将出现的词汇类别产生预期时发生。

同时，第二语言和母语在句法结构之间的重叠程度也很重要。

这正如竞争模型所预测的一样。

如果两种语言具有不同的句法结构，第二语言对于学习者提供的线索就较低。

因此，在第二语言加工过程中，学生将不会对即将出现的词汇类别产生很高的期望，那么早期的自动结构构建将可能不会发生。

　　现有的证据表明，二语学习者对于违规词汇句法结构的ERP反应有时也不同于母语加工过程。

需要再次强调的是，这一差异，又似乎与两种语言的相似程度和第二语言能力相关。

对于母语研究的数据（Osterhoutetal，2006）显示出双相ERP的格局：

即首先是早期左前负波（ELANs，反映自动的词形内部加工过程），其次紧接着是P600（反映对句子层面进行重新分析和再整合的受控制过程）。

在第二语言句子加工时，只有二语结构类似于母语且二语学习者的语言水平熟练到一定程度时，学习者会显示出一个类似母语的双相ERP的格局。

相反，如果第二语言结构不同于母语，只有高水平的二语学习者会显现这一类似于母语使用者的双相ERP格局，尤其是早期左前负波（ELANs）反映出自动的词形内部加工过程。

如果两语言不同，学习者二语语言水平只是中等熟练，遇到违规词汇句法结构不会引发句法相关的ERP主成分。

最后，探讨成人初学二语的研究发现一些违规词汇句法结构被认为是词汇层面的，引发了N400s而不是语法相关的ERP成分（Osterhoutetal，2006）。

二语初学者只有在对第二语言结构被违反作出反应时才显示出与句法相关的ERP成分，这种结构被违反要类似母语结构情况（TokowiczandMac―Whirmey，2005）。

　　关键是，有一些研究中，早期ERP成分（早期左前负波，ELANs和左前负波，LAN）即使在母语使用者中也没有被观察到Ess,sfi]（Ainsworth-Darnelletal_，1998；OsterhoutetaI.2006）。

因此，观察到早期成分的可能性似乎取决于违规的类型或者是具体的实验参数（演示模式，时机等）。

　　总而言之，是否二语学习者显示类似母语加工中出现的（形态）句法ERP格局，部分取决于以下互相关联的因素：

跨语言的（形态）语法结构相似性，能够对于特定的违规方面产生预期的高低，二语的熟练程度。

在本文对于一些研究的综述表明：

最明显的质的差异产生于中度熟练和高度熟练的二语学习者或母语使用者。

中等熟练者二语加工往往是缺乏早期的自动化结构构建和文字内部词形加工过程，或缺乏重新分析和修复句子的后续过程。

在大多数研究中，同样的一句话会使熟练的二语学习者和母语使用者引起相似的ERP成分。

　　与句法加工有关的ERP成分的定性和定量的差异似乎是与第二语言熟练相关。

Rossi等人（2006）观察到一个称为推迟的并减少幅度的P600，它反映出中等二语熟练者在加工词组结构和主谓语一致遇到违规时的ERP成分。

不过，Hahne（2001）Eas~也观察到一个称为峰值延迟的P600，它是精通二语学习者在加工词组结构遇到违规时的ERP成分。

显然需要更多的研究阐明这些语言水平不同者之间有时极为微妙的定量的不同。

　　4　结论

（1）ERP是用来标志语言理解和产生过程中所涉及的知觉和认知过程的先进技术。

（2）使用ERP研究第二语言学习具有独特优势：

不要求作出外显反应，即使在外显行为没有显示学习的时候也能揭示内在学习特点和规律。

　　（3）二语习得有关键期效应，其间习得年龄与最终成就存在强烈的负线性关系，二语迟学者达不到母语一样的熟练程度。

　　（4）二语学习者能否用母语的学习方式学习二语取决于以下互相关联的因素：

初始学习二语的年龄、跨语言的（形态）语法结构相似性、对特定的违规语言现象产生预期的高低、二语的熟练程度。